Anthropogene Spurenstoffe im Wasserkreislauf - DWA - Deutsche ...

426 Berichte
Anthropogene Spurenstoffe
im Wasserkreislauf
Politischer Workshop der DWA in Berlin
Sabine Thaler (Hennef)
Am 7. Februar 2011 fand in der Vertretung
des Landes Rheinland-Pfalz in
Berlin ein politischer Workshop zum
Thema „Anthropogene Spurenstoffe im
Wasserkreislauf“ statt. Eingeladen waren
Parlamentarier, Mitarbeiter aus
den Bundes- und Landesbehörden, aus
der Wissenschaft, Wasserwirtschaft sowie
aus Unternehmen und Verbänden.
Rund 100 Personen nahmen an der Veranstaltung
teil. Die Veranstaltung wurde
von Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Firk,
dem Sprecher der DWA-Koordinierungsgruppe
„Anthropogene Spurenstoffe
im Wasserkreislauf“, moderiert.
Im Anschluss an die Fachvorträge erfolgte
unter der Leitung von Dr. Frank
Andreas Schendel, dem Leiter des DWA-
Büros in Berlin, eine Aussprache mit
den anwesenden Politikern.
Forschen, Informieren und
individuelle Lösungen finden
Anthropogene Spurenstoffe sind aus der
Gesellschaft nicht mehr wegzudenken.
Otto Schaaf, Präsident der DWA und Vor-
Regelung der Nitrifikation / Denitrifikation
Nach- und Umrüstung bestehender Kläranlagen
Kontrolle der Schlammstabilisierung
Otto Schaaf eröffnete den Workshop.
stand der Stadtentwässerungsbetriebe
Köln, erläuterte in seinem einleitenden
Statement, dass sie in nahezu allen Lebensbereichen
der Gesundheit, dem
Wohlergehen und dem Komfort der Menschen
dienen. Die chemisch sehr unterschiedlichen
Verbindungen sind dadurch
gekennzeichnet, dass bereits kleinste
Mengen negativen Einfluss auf aquatische
Organismen und den Menschen
ausüben können. Die schädliche Wirkung
ist jedoch noch unzureichend bekannt.
Auch die Frage, ob von den in
Gewässern gemessenen Stoffkonzentrati-
onen ein Risiko ausgeht, kann zum jetzigen
Zeitpunkt nicht eindeutig beantwortet
werden. In erster Linie ist es daher
wichtig, eine einheitliche Methode zur
Risikobewertung nach wissenschaftlichen
Kriterien zu entwickeln. Diese soll,
laut Schaaf, die Basis darstellen, um die
Harmonisierung politischer Entscheidungen
und des Chemikalien- und Wasserrechtes
auf europäischer Ebene voranzutreiben.
Aufgabe der technisch-wissenschaftlichen
Verbände ist es, technische Lösungen
und deren Kosten, aber auch die Vor-
und Nachteile aufzuzeigen. Dabei sind
auch mögliche Umweltauswirkungen zu
berücksichtigen. Eine flächendeckende
Vorgehensweise würde über das Ziel hinausschießen,
so Schaaf. Gefragt sind
stattdessen Einzelfallbetrachtungen, die
die örtliche Gewässersituation einbeziehen.
Ein wesentlicher Ansatzpunkt müssen
Maßnahmen an der Quelle sein. End-ofpipe-Lösungen
sind nicht nur teuer und
verbrauchen Ressourcen, sondern können
je nach Behandlungsverfahren mit
der Bildung schädlicher Nebenprodukte
einhergehen. „Es wird nicht gelingen, die
betreffenden Stoffe vollständig aus dem
Gewässer zu entfernen“, gab Schaaf zu
bedenken.
Auch wenn die Emission von bestimmten
Stoffen, wie zum Beispiel Arzneimitteln,
nicht vermeidbar ist, kann
man dennoch die Voraussetzungen schaffen,
um das Verbraucherverhalten zu einer
aktiven Steuergröße zu machen. Das
Bewusstsein für eine gewässerschädigende
Wirkung mancher pharmazeutischer
Wirkstoffe fehlt sowohl bei Ärzten als
auch bei Patienten noch fast vollständig.
Durch entsprechende Aufklärung und
Sensibilisierung kann das Verbraucherverhalten
gegebenenfalls auf weniger
schädliche Produkte umgelenkt werden.
KA Korrespondenz Abwasser, Abfall · 2011 (58) · Nr. 5 www.dwa.de/KA

Wesentlich hierfür ist es, eine spezifische
Kennzeichnung der Produkte durch
die Industrie im Rahmen der Produktzulassung
sicherzustellen. Das bedeutet,
dass neue Stoffe einer Prüfung zu unterziehen
sind. Als erheblich gewässergefährdend
eingestufte Stoffe dürften nicht
in den Verkehr gelangen, so Schaaf. Auch
die Frage der ökonomischen Anreize sollte
diskutiert werden. Produkte, die als
gefährdungsrelevant für den Wasserkreislauf
eingestuft sind, könnten mit einer
Herstellerabgabe belastet werden.
Schaaf schloss seinen Beitrag mit der Erwartung,
dass der DWA-Workshop eine
Aktualisierung des Wissenstands zum
Thema „Anthropogene Spurenstoffe im
Gewässer“ ermöglicht.
Umweltpolitische
Rahmenbedingungen
„Die Gewässer sind umweltpolitisch von
besonderer Relevanz“, erläuterte Dr.
Helge Wendenburg (Bundesumweltministerium,
BMU) zu Beginn seines Beitrags.
Gewässer sind vor allem Lebensraum für
Tiere und Pflanzen, auf den wir vielfältig
einwirken. Neben dem Menschen als
Produzent von Abwasser sind es auch
diverse Freizeitaktivitäten, aber vor allem
auch die industrielle Produktion und
die Anwendung von Produkten, die die
Gewässer beeinträchtigen. Dazu kommen
die Landwirtschaft und Binnenschifffahrt.
Die umweltpolitische Herausforderung
bestehe darin, die vielfältigen
Nutzungen mit den Anforderungen an
Dr. Helge Wendenburg stellte die Sicht des
Bundesumweltministeriums dar.
www.dwa.de/KA
Berichte
die Gewässerqualität in Einklang zu bringen,
so Wendenburg.
Noch unbeantwortet ist die Frage
nach den Auswirkungen von Chemikalien,
die durch die Anwendung alltäglicher
Produkte in die Gewässer gelangen.
Dazu zählen neben den Human- und
Tierarzneimitteln auch Kosmetika,
Wasch-, Reinigungs- und Flammschutzmittel,
Isolationsmaterialien sowie Nanopartikel.
Moderne analytische Methoden
ermöglichen ihren Nachweis in Oberflächen-
und Grundwässern und vor allem
im Klärschlamm.
Durch die Techniken zur Abwasserreinigung
allein können sie nicht zu 100 %
aus den Gewässern ferngehalten werden,
da sie auch über diffuse Quellen eine Belastung
verursachen. Ein Beispiel hierfür
sind Tierarzneimittel in landwirtschaftlich
verwerteter Gülle, die durch Regen
in die Gewässer gespült werden. Lösungen,
die ausschließlich auf die Kläranlagen
als Punktquellen abzielen, werden
das Problem daher nicht vollständig lösen.
Aufgabe des Bundes sei es daher
laut Wendenburg, kohärente bundeseinheitliche
Rechtsnormen zu schaffen, zum
Beispiel mit der Abwasser-, Klärschlamm-
und Trinkwasserverordnung. Dazu kommen
die Regelungen der neuen Grundwasser-
(GrwV), Oberflächengewässerverordnung
(OGewV) und der Verordnung
über Anlagen zum Umgang mit
wassergefährdenden Stoffen.
Das BMU schlage vor, so Wendenburg
weiter, 24 zusätzliche Stoffe in die neue
OGewV, aufzunehmen, die über die europäisch
abgestimmte Liste hinausgehen,
darunter die verbreiteten Arzneimittelwirkstoffe
Diclofenac (Schmerzmittel),
Carbamacepin (Antiepileptikum) und
Sulfamethoxazol (Antibiotikum). Die
Stoffe dieser ergänzenden Liste wurden
von den Ländern der Flussgebietsgemeinschaften
als relevant hinsichtlich ihrer
Gewässergefährdung benannt.
Für den Vollzug hat dies die Konsequenz,
dass relevante Stoffe, für die
Überschreitungen in einem Gewässer bekannt
sind, messtechnisch beobachtet
werden müssen. Wenn möglich, sind an
bekannten Punktquellen die Einträge zu
minimieren. Für Gewässer, in denen bislang
noch keine relevanten Stoffe festgestellt
wurden, sind keine Maßnahmen
vorgesehen. Sie sind jedoch weiterhin
durch ein vereinfachtes Gewässermonitoring
zu überwachen.
Wendenburg forderte, Arzneimittel
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der Zulassung von Tierarzneimitteln ist
es bereits ein gängiges Verfahren, Umweltaspekte
bei der Zulassung zu prüfen.
Bei Humanarzneimitteln ist die Umweltrelevanz
dagegen kein Zulassungskriterium.
Um Arzneimitteleinträge aus punktförmigen
Quellen wie Krankenhäusern
und Kliniken zu minimieren, präferiert
das BMU, spezielle Vorbehandlungsstufen
in Krankenhäusern und medizinischen
Einrichtungen vorzusehen.
Als Maßnahme gegen diffuse Einträge
von anthropogenen Spurenstoffen
sollen Gewässerrandstreifen gewährleistet
werden, die die flächige Abschwemmung
von landwirtschaftlich
genutzten Flächen in nahegelegene
Fließgewässer verhindern. Einen weiteren
Ansatzpunkt stellt das Düngerecht
und die Stallpflicht für Tiere dar, denen
bestimmte Arzneimittel verabreicht
wurden. Sofern die Spurenstoffe nicht
aus dem Klärschlamm ferngehalten werden
können, will das BMU auf alternative
Entsorgungsstrategien setzen, die die
landwirtschaftliche Verwertung ablösen
bzw. ergänzen.
Neben den Maßnahmen an der Quelle
wird laut Wendenburg auch die Abwasserreinigung
im begründeten Einzelfall
Maßnahmen in Form zusätzlicher Behandlungsstufen,
wie zum Beispiel Membranfiltration,
Aktivkohleverfahren oder
Ozonierung, ergreifen müssen. Auch die
Trinkwasseraufbereitung wird über mögliche
Maßnahmen nachdenken müssen
und sich gegebenenfalls von der einfachen
Aufbereitung lösen müssen. Wendenburg
betont, dass es einen Widerspruch
bedeuten würde, das Abwasser
mit hohem Aufwand zu reinigen, um das
Trinkwasser mit naturnahen Verfahren
aufbereiten zu können.
Standpunkt der Bundesländer
uneinheitlich
Peter Fuhrmann vom Ministerium für
Umwelt, Naturschutz und Verkehr in Baden-Württemberg
begann seinen Beitrag
mit einer Darstellung der im Rhein gemessenen
Konzentrationen an Diclofenac,
einem schmerzhemmenden Arzneimittel,
und Isoproturon, einem Pflanzenschutzmittel.
Die Situation sei trotz Verdünnung
durch die Nebenflüsse alamierend,
so Fuhrmann. Isoproturon ist ein
prioritärer Stoff gemäß EU-Wasserrahmen-Richtlinie
(WRRL), die betreffende
Umweltqualitätsnorm ist in der
Peter Fuhrmann erläuterte den Standpunkt
der Bundesländer.
EU-Richtlinie 2008/105/EG festgelegt.
Diclofenac wird derzeit auf europäischer
Ebene diskutiert und ist einer der 16
Kandidatenstoffe für die Erweiterung der
Liste prioritärer Stoffe. National soll
Diclofenac als einer der 24 neuen Stoffe
in die neue OGewV aufgenommen werden.
Bereits 2006 gab es den ersten Beschluss
der Umweltministerkonferenz
(UMK) zu Arzneimitteln im Wasserkreislauf
und Boden. In begründeten Einzelfällen
hat sich die UMK für den Einsatz
weitergehender Behandlungstechniken
in Kläranlagen ausgesprochen. Dies sollte
in erster Linie über Anreizsysteme und
weniger über das Ordnungsrecht durchgesetzt
werden. Ein flächendeckender
Einsatz weitergehender Behandlungsverfahren
wird auch von der UMK als nicht
sinnvoll erachtet. Weiterhin wurde angeregt,
dass die Bundesregierung auf europäischer
und nationaler Ebene bei der
Neu- oder Ersatzentwicklung von Wirkstoffen
der Arzneimittel verstärkt darauf
hinwirkt, dass auch auf deren umweltverträgliche
Eigenschaften Wert gelegt
wird. Im Jahr 2010 hat sich die UMK
zum Entwurf der OGewV positioniert.
Sie sprach sich in ihrem Beschluss ausdrücklich
dafür aus, nur dann zusätzliche
Schadstoffe in die OGewV aufzunehmen,
wenn diese in Deutschland relevant
und die abgeleiteten Qualitätsnormen
hinreichend belastbar sind.
Die Absicht des BMU im Vorgriff auf
laufende Diskussionen auf EU-Ebene,
weitere Schadstoffe in die OGewV aufzunehmen,
ist jedoch umstritten. Die Datenerhebungen
der Länder seien laut
Fuhrmann nicht repräsentativ, um daraus
eine deutschlandweite Relevanz der
Stoffe abzuleiten. Die Positionen der
Länder dazu sind uneinheitlich und die
beschlossenen Maßnahmen sehr individuell.
Einen gemeinsamen Standpunkt
der Länder gibt es in dieser Frage nicht.
Bei der Umsetzung der Anforderungen
der EU-Umweltqualitätsnormen-
Richtlinie (UQN) sollte die Betrachtung
der Flussgebiete über Ländergrenzen
hinaus im Vordergrund stehen. Die
UMK hat daher mit Beschluss von 2007
die Internationale Kommission zum
Schutz des Rheins (IKSR) beauftragt,
eine Strategie zum Umgang mit Mikroverunreinigungen
auszuarbeiten. Als
Ergebnis ist bisher ein Bericht zu
Human arzneimitteln, Bioziden und Korrosionsschutzmitteln
veröffentlicht worden.
Ein weiterer Bericht zu Röntgenkontrastmitteln
und Östrogenen steht
kurz vor der Fertigstellung, und eine
Bestandsaufnahme zu Industriechemikalien,
Komplexbildnern und Duftstoffen
befindet sich in Arbeit. Neben der
Bestandsaufnahme werden in den Berichten
jeweils mögliche Maßnahmen
dargestellt. Die Vertragsstaaten (Belgien,
Deutschland, Frankreich, Luxemburg,
Niederlande und Schweiz) können
frei entscheiden, ob sie die empfohlenen
Maßnahmen umsetzen wollen.
In Deutschland ist die Spurenstoffproblematik
besonders in Nordrhein-
Westfalen von Relevanz, da über 40 %
des Trinkwassers aus Uferfiltrat gewonnen
werden. Dazu kommt die hohe Besiedlungsdichte.
Der Ruhr fließen über
Kläranlagen täglich die Abwässer von 2,2
Millionen Menschen aus privaten Haushalten
und zusätzlich aus gewerblichen
Betrieben zu. Mehr als vier Millionen
Menschen beziehen ihr Trinkwasser
mittelbar aus der Ruhr. Als Konsequenz
wurde das Programm „Reine Ruhr“ aufgelegt,
das Maßnahmen auf verschiedenen
Ebenen von der Quelle bis zur Ertüchtigung
kommunaler Kläranlagen im
Sinne eines Multi-Barrieren-Schutzes
aufzeigen soll.
In Baden-Württemberg werden derzeit
sechs Projekte zur Elimination von
Spurenstoffen mittels Aktivkohleadsorption
realisiert. Den Schwerpunkt bildet
dabei das Bodenseegebiet, das der Trinkwassergewinnung
dient. Das Land setzt
dabei auf finanzielle Anreize für freiwil-
KA Korrespondenz Abwasser, Abfall · 2011 (58) · Nr. 5 www.dwa.de/KA

lige Maßnahmen der Kommunen, um
Kläranlagen mit weitergehenden Eliminationstechniken
auszustatten. Zu diesem
Zweck wurden entsprechende Förderrichtlinien
geschaffen, die die Vergabe
der Landesmittel regeln. Auch Fördermittel
der EU spielen eine Rolle sowie
die Verrechnung mit der Abwasserabgabe
über den CSB. Alle Maßnahmen werden
durch ein Monitoringprogramm zur
Erfolgskontrolle überwacht.
Als technische Lösung hat das Land
der Aktivkohlefiltration den Vorzug gegeben.
Nach Realisierung der derzeit elf
in Planung und Bau befindlichen Reinigungsstufen
können insgesamt ca. 10 %
des Abwassers mit Aktivkohle behandelt
werden. Die Kosten liegen bei etwa 100
Millionen € und 4 bis 8 €/ Person und
Jahr. Nicht enthalten ist die gegebenenfalls
erforderliche Infrastruktur für die
Aktivkohlebehandlung. Es könne ein
nennenswerter Effekt auf die Stoffelimination
verzeichnet werden, so Fuhrmann,
die Energiebilanz sei jedoch
schlecht. Der Energiebedarf kann durch
eine vierte Reinigungsstufe (Aktivkohleadsorption,
Ozonierung) bis zu 100 %
höher liegen als bei einer herkömmlichen
Anlage.
Für flächendeckende nationale Anforderungen
zur Nachrüstung von Kläranlagen
wird in Baden-Württemberg keine
Veranlassung gesehen. Maßnahmen sollen
nur in begründeten Einzelfällen getroffen
werden – sogenannte „No-regret-
Maßnahmen“.
Unbekannte Risiken durch
Transformationsprodukte
Viele in der Umwelt nachgewiesene
Schadstoffe liegen gelöst vor und werden
über die Wasserphase ausgetragen.
Dr. Thomas Ternes betonte die Problematik
der Transformationsprodukte.
Berichte
Dr. Thomas Ternes von der Bundesanstalt
für Gewässerkunde in Koblenz
machte in seinem Beitrag die besondere
Relevanz dieser Stoffe im Hinblick auf
mögliche Umwelt- und Trinkwasserprobleme
deutlich. Zu den wasserlöslichen
Stoffgruppen zählen Arzneimittelwirkstoffe,
perfluorierte Substanzen (PFT),
Tenside, Korrosionsschutz- und Flammschutzmittel,
Pestizide und Biozide, die
zum Beispiel als Konservierungsmittel
eingesetzt werden. Schlechter löslich
und damit leichter sorbierbar sind dagegen
kosmetische Inhaltsstoffe, PAK, PCB
und Dioxine.
Die meisten Stoffe werden ohne zusätzliche
Maßnahmen in der Kläranlage
nur unzureichend eliminiert. Stattdessen
bilden sie zum Teil stabile Transformationsprodukte,
das heißt, sie werden nicht
eliminiert, sondern in andere Stoffe mit
oft noch unbekannter Toxikologie umgewandelt.
Am Beispiel des Iopromids, einem
Röntgenkontrastmittel, zeigte Ternes
dass 50 % des Ausgangsstoffs lediglich
umgewandelt wurde. Durch die Beprobung
von Vor- und Nachklärbecken
der Kläranlage Frankfurt am Main wurde
ein Anstieg der Transformationsprodukte
im Lauf des Abwasserreinigungsverfahrens
nachgewiesen.
Transformationsprodukte werden in
der Regel nicht analytisch erfasst und mit
dem Kläranlagenablauf in das aufnehmende
Gewässer emittiert. Bestimmte
polare, also gut wasserlösliche, Stoffe
können sogar bis in das Trinkwasser
durchbrechen. Aufgrund der Vielzahl der
entstehenden Transformationsprodukte
ist eine toxikologische Bewertung jedoch
nicht zu leisten.
Für die EU-Liste der prioritären Stoffe
gemäß WRRL sind verschiedene Stoffe
als Ergänzung vorgesehen, für die Umweltqualitätsnormen
festgelegt werden
sollen. Es ist bereits absehbar, dass einige
Stoffe den Normwert im Jahresmittel
überschreiten werden, darunter das
Schmerzmittel Diclofenac, aber auch
17�-Ethinylestradiol und 17�-Estradiol,
die Wirkstoffe der Kontrazeptiva und
Menopausepräparate.
Für diese Stoffe werden laut Ternes
weitergehende Maßnahmen ergriffen
werden müssen, um den guten ökologischen/chemischen
Zustand gemäß
WRRL zu erreichen. Als Hauptemittenten
stellen die Kläranlagen voraussichtlich
einen wesentlichen Ansatzpunkt dar.
Als zusätzliche Reinigungsstufe kommen
drei Verfahrenstypen in Frage:
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● chemische Oxidation/Desinfektion:
zum Beispiel Ozon, AOP, Chlor, UV,
● Sorption an speziellen Adsorbentien:
zum Beispiel Aktivkohle (granulierte
und Pulver-Aktivkohle),
● Größenausschluss mittels dichter
Membranen: zum Beispiel Nanofiltration,
Umkehrosmose
Einzig bei der Aktivkohleadsorption in
Kombination mit einem Sandfilter entstehen
keine Transformationsprodukte.
Polare Stoffe werden allerdings nur unvollständig
entfernt, wobei die Hintergrundbelastung
zudem die Effizienz beeinflusst.
Bei der Membranfiltration fallen
Konzentrate an, in denen die Stoffe
um das Vierfache aufkonzentriert vorliegen,
was die Entsorgung erschwert. Die
Ozonung führt zum oxidativen Abbau
der anthropogenen Spurenstoffe zu ca.
80 %. Es entstehen jedoch polare Oxidationsprodukte,
deren Toxikologie unbekannt
ist und die biologisch weiter abgebaut
werden müssen.
Vermeiden geht vor Behandeln
Der Beitrag von Dr.-Ing. Bernhard
Hörsgen, dem Präsidenten des DVGW
und Vorstand der Gelsenwasser AG, reflektierte
die Lösungsansätze bei der
Trinkwasseraufbereitung. Laut Trinkwasserverordnung
dürfen Stoffe im Wasser
nicht in Konzentrationen vorkommen,
die Gefahren für die menschliche Gesundheit
besorgen lassen.
Das Grundwasser als Trinkwasserressource
ist – mit Ausnahme in Karstgebieten
– durch Deckschichten in der Regel
gut vor der Infiltration von Schadstoffen
geschützt. Beeinträchtigungen
seiner Qualität wirken jedoch langfris-
Dr.-Ing. Bernhard Hörsgen schilderte die
Position der Wasserversorger.
tig. Dagegen können Oberflächenwasser,
Uferfiltrat und angereichertes
Grundwasser leichter in der Qualität
schwanken, bei Schadstoffkontaminationen
greifen Gegenmaßnahmen aber
auch schneller.
Die Risikoanalyse und -bewertung
trinkwasserrelevanter Substanzen im
Einzugsgebiet der Gelsenwasser AG ist
gemäß Hörsgen weitgehend umgesetzt.
Die Bewertung erfolgt durch staatliche
Stellen.
Als nächster Schritt muss eine angemessene
Risikokommunikation erfolgen.
Mögliche Konsequenz sind gegebenenfalls
strengere Grenzwerte für bestimmte
Mikroschadstoffe. Dabei müsse aber klar
sein, dass Wasser nicht völlig frei von
Spurenstoffen sein kann und Nullkonzentrationen
nicht erreichbar seien, so
Hörsgen. Die technische Entwicklung im
Bereich der modernen Analytik ermöglicht
den Nachweis immer geringerer
Stoffkonzentrationen, die nicht zwangsläufig
schädlich sind.
In erster Linie ist laut Hörsgen ein
sinnvolles Stoffmanagement gefragt,
das die Behandlung bzw. den Rückhalt
von Belastungen am Ort der Entstehung
vorsieht. Auch der Ersatz von oder Anwendungsbeschränkungen
für problematische
Stoffe seien zu erwägen. Für
viele Spurenstoffe, wie zum Beispiel
Arzneimittelwirkstoffe, muss in einer
gesellschaftlichen Diskussion zwischen
Nutzen und Schaden der Stoffe abgewogen
werden. Die Trinkwasserrelevanz
sollte gemäß Hörsgen bereits bei der
Zulassung von Stoffen ein Prüfkriterium
sein.
Für viele Problemstoffe sei über Vorbehandlungsmaßnahmen
im Teilstrom
nachzudenken, bevor das Abwasser einer
zentralen Reinigung zugeführt wird. Dies
gelte zum Beispiel für Arzneimittel in
Krankenhausabwässern, so Hörsgen.
Neben punktförmigen Quellen, wie
den Kläranlagen, gibt es diffuse Quellen,
zu denen die Landwirtschaft zählt.
Die Wasserversorger müssen sich dieser
Herausforderung stellen und mit Landwirtschaft
in Diskussion treten bzw. Kooperationen
schließen. Die Aufbereitung
im Wasserwerk kann nicht alle Probleme
des Trinkwassers lösen. Sie greift
speziell bei polaren Stoffen nur schwierig.
Hörsgen plädierte daher für eine
konsequente Umsetzung des Verursacherprinzips.
In einem Erlass des nordrhein-westfälischen
Umweltministeriums vom 1. April
2010 heißt es, dass die heutigen Randbedingungen
(Mikroschadstoffe) eine Fortentwicklung
der Trinkwasser-Aufbereitungsanlagen
nach dem Stand der Technik
gem. § 48 LWG NRW erfordern. Die
Wasserversorgungsunternehmen sind
aufgefordert, zwischen den drei Verfahrenskombinationen
Ozonung, Ultrafiltration
und Nanofiltration zu wählen und
einen entsprechenden Anpassungsplan
zu erstellen.
Gewässerschutz sei oft erst mit der
Angst der Bürger um ihr Trinkwasser
durchsetz- und finanzierbar, so Hörsgen.
Bei technologisch hoch entwickelten
„Wasserfabriken“ nehme zwar der Druck
auf den Gewässerschutz ab, aber die
Störanfälligkeit des Aufbereitungsprozesses
steige.
Ozonung und Aktivkohlefiltration
als vierte Reinigungsstufe
Prof. Dr.-Ing. Matthias Barjenbruch von
der TU Berlin machte in seinem Vortrag
deutlich, dass die Abwasserreinigung nur
ergänzend wirken kann, wo andere Vermeidungsstrategien
von Gewässerverunreinigungen
allein nicht ausreichen. Bisher
durchgeführte Untersuchungen zeigten,
dass konventionelle Abwasseranlagen
Spurenstoffe nicht gezielt aus dem
Abwasser entfernen können. Die Hauptprozesse
zur Entfernung von Stoffen auf
konventionellen Anlagen beschränken
sich auf:
Prof. Dr.-Ing. Matthias Barjenbruch stellte
Verfahren zur Elimination von Spurenstoffen
vor.
KA Korrespondenz Abwasser, Abfall · 2011 (58) · Nr. 5 www.dwa.de/KA

● Ausstrippen (zum Beispiel mit Prozessluft
der Biologie; belüfteter Sandfang):
Dabei werden nur leichtflüchtige
Substanzen, wie zum Beispiel Duftstoffe,
entfernt.
● Sorption an Partikeln bzw. Flocken:
Die Bindung an Partikel spielt vor allem
bei schlecht wasserlöslichen Stoffen
eine Rolle und ist für mehr als
90 % der Pharmaka nicht relevant.
● Biologischer Abbau (Mineralisierung,
Transformation):
Der biologische Abbau geschieht unter
aeroben, anoxischen und anaeroben
Bedingungen. Die Effizienz unterscheidet
sich für jeden Spurenstoff
und ist vom Schlammalter abhängig.
Einige Stoffe, wie zum Beispiel das
Schmerzmittel Ibuprofen, können mit
hohen Abbaugraden im Rahmen des ungezielten
Behandlungsverfahrens entfernt
werden, andere Stoffe dagegen,
wie zum Beispiel das Antiepileptikum
Carbamazepin oder das Röntgenkontrastmittel
Iopramidol, werden überhaupt
nicht verringert. Die gezielte Elimination
von Spurenstoffen ist nur
durch weitergehende Abwasserreinigungsverfahren
möglich, für die noch
kein Stand der Technik definiert wurde.
Bislang liegen nur Erfahrungswerte aus
Pilotversuchen für die Sorption an Aktivkohle
und die chemische Oxidation
vor. Mit beiden Verfahren kann ein
Großteil der Mikroverunreinigungen
mit einem Abbaugrad von über 80 %
verringert werden. Um Zielwerte der
Umweltqualitätsnormen zu erreichen,
ist laut Barjenbruch ein 80%iger Abbau
jedoch nicht ausreichend.
Für das Verfahren der Ozonung werden
drei Kompartimente benötigt, eines
für die Ozonerzeugung, eines als Reaktionsraum
und eines für die Ozonvernichtung.
Außerdem ist es wegen der entstehenden
Transformationsprodukte sinnvoll,
eine biologische Stufe zum Beispiel
in Form eines Biofilters nachzuschalten.
Bei der Aktivkohleadsorption werden
große Volumina zur Abscheidung der
pulverförmigen Aktivkohle sowie eine
zusätzliche Filtrationsstufe benötigt. Um
die Abscheidung zu verbessern, ist zudem
ein Fällmittel erforderlich. Durch
den Einsatz von Aktivkohle erhöht sich
der Schlammanfall signifikant. Noch
nicht geklärt ist die Frage, ob Spurenstoffe
im Verfahrensprozess, zum Beispiel
unter anaeroben Bedingungen im Rah-
Berichte
men der Schlammfaulung, desorbieren
können.
In jedem Fall werden sowohl der Bau
als auch der Betrieb zusätzlicher Reinigungsstufen
die Kosten der Abwasserreinigung
erhöhen. Barjenbruch plädiert
daher dafür, den Effekt einer Teilstrombehandlung
zu prüfen, das heißt, beispielsweise
nur bis zu 90 % des Kläranlagenzuflusses
weitergehend zu behandeln.
Keine gesicherte Bemessung für
weitergehende Verfahren
Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Firk, Sprecher der
DWA-Koordinierungsgruppe „Anthropogene
Spurenstoffe im Wasserkreislauf“
und Vorstand des Wasserverbands Eifel-
Rur in Düren, begann seinen Vortrag mit
der Frage, woher die Spurenstoffproblematik
stammt. Neben den kommunalen
und industriellen Kläranlagen als punktförmigen
Einleitern kommen zahlreiche
Spurenstoffe aus anderen Quellen, die
diffus in die Gewässer gelangen. Zu nennen
sind neben landwirtschaftlichen Abschwemmungen
und die Tierhaltung,
Einträge aus Regenwasserkanälen,
Mischwasserüberläufen, undichten Kanälen
und Hausanschlüssen sowie die
Schifffahrt, der Straßenverkehr und
Bahntrassen.
Vorrangige Maßnahmen sollten daher
aus der Sicht der Betreiber Eintragsverbote
und Einsatzbeschränkungen sein.
Außerdem sollte die Substitution mit weniger
problematischen Stoffen vorangetrieben
werden. Da viele Produkte auch
bei der Entsorgung Spurenstoffe freisetzen,
sind umweltgerechte Entsorgungs-
Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Firk beleuchtete
das Thema aus der Sicht der Kläranlagenbetreiber.
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432 Berichte
Podiumsdiskussion (v. l. n. r.): Wendenburg (BMU), Steiner (Grüne), Kaczmarek (SPD),
Schendel (DWA), Liebing (CDU), Meierhofer (FDP), Fuhrmann (UVM Baden-Württemberg)
wege wie die Wiederverwertung oder
Rücknahme von Produkten zu fördern.
Sofern möglich, sollten belastete Abwasserteilströme
separat erfasst und aufbereitet
werden, um eine verbesserte
Vorbehandlung von industriellen bzw.
gewerblichen Abwässern vor der Einleitung
in die Kanalisation zu gewährleisten.
Die Einflussmöglichkeiten des Abwasserentsorgers
beschränken sich auf
die optimierte Abwasserbehandlung in
kommunalen und industriellen Kläranlagen
und die verbesserte Misch- und Regenwasserbehandlung.
Beides sind jedoch
nur Sekundärmaßnahmen. Durch
den Einsatz der vierten Reinigungsstufe
ist mit Kostensteigerungen um 10 bis
20 % zu rechnen. Es ist daher laut Firk
eine gesellschaftliche Frage, ob man sich
dies leisten will.
Bislang existiert keine gesicherte Bemessungsgrundlage
für technische Lösungen
zur Elimination von Spurenstoffen.
Neben den Kosten stellt sich auch
die Frage nach dem zu erzielenden Wirkungsgrad,
den Bemessungsparametern
und der Praktikabilität eines Verfahrens.
Hierzu sind zunächst großtechnische Untersuchungen
erforderlich. Dabei muss
auch die Veränderung der Energie- und
Klimagasbilanz Berücksichtigung finden.
Beispielsweise ist mit einer Klimagaszunahme
von ca. 30 % zu rechnen.
Eine Gesamtlösung des Problems der
anthropogenen Spurenstoffe im Wasserkreislauf
sei allein durch die weitergehende
Abwasserbehandlung nicht zu erwarten,
schloss Firk seinen Beitrag.
Podiumsdiskussion mit
Abgeordneten des Bundestags
Im Anschluss an die Vorträge stellten sich
Vertreter der politischen Parteien gemeinsam
mit Dr. Helge Wendenburg als
BMU-Vertreter und Peter Fuhrmann als
Vertreter der Bundesländer der Diskussion
und trugen ihre Positionen vor.
Ingbert Liebing (MdB, CDU) sprach
dem hohen Niveau des Gewässerschutzes
in Deutschland seine Anerkennung
aus. Wichtig sei es, die Forschung voranzutreiben,
um die Herkunft und Wirkung
der Spurenstoffe aufzuklären. Das
Bundesministerium für Bildung und
Forschung hat zu diesem Zweck ein
neues Forschungsvorhaben auf dem Gebiet
„Risikomanagement von neuen
Schadstoffen und Krankheitserregern
im Wasserkreislauf“ im Rahmen des
Förderprogramms „Forschung für nachhaltige
Entwicklungen“ aufgelegt. Die
Auswahl der Projektvorschläge läuft
derzeit.
Weiterhin sprach sich Liebing dafür
aus, das Thema der anthropogenen Spurenstoffe
in die laufenden Rechtsetzungsverfahren
einzubeziehen. Der Bundesregierung
seien die unterschiedlichen
Interessenlagen auf diesem Gebiet
durchaus bewusst. Die Lösung wird daher
ein abgestuftes Konzept sein, in dem
alle Ansatzpunkte Berücksichtigung finden
– die verschiedenen Quellen, die Abwasser-
und Trinkwasserbehandlung. Alle
Beteiligten müssen sich der Verantwortung
stellen, die über den Lebenszy-
klus der Produkte hinausgeht, und ihren
Teil zur Lösung des Problems beitragen.
Oliver Kaczmarek (MdB, SPD) stellte
fest, dass Wasser für viele Verbraucher
gar kein problematisches Thema sei. In
Deutschland ist immer genügend Trinkwasser
mit guter Qualität und zu vertretbaren
Preisen verfügbar. Weltweit sieht
dies jedoch ganz anders aus.
Kaczmarek betonte, das Wasser sei
keine Ware, sondern ein ererbtes Gut.
Wir müssen uns daher die Frage stellen,
was unser Lebensmittel Nummer eins,
das Trinkwasser, wert ist. Die Politik dürfe
daher beim Thema „Wasserpreise“
nicht abtauchen und die Frage dem Wettbewerbsrecht
überlassen, so Kaczmarek.
Er erkenne den großen Beitrag der
Wasserwirtschaft zur Erhaltung der Biodiversität
an, so Kaczmarek weiter. Es sei
aber Augenmaß wichtig. Die Vielfalt der
Stoffe sei vermutlich nicht zu beherrschen,
hierfür sei eine vernünftig ausgestattete
staatliche Umweltverwaltung erforderlich.
Die ganzheitliche Betrachtung der Lebenszyklen
von Produkten steht auch mit
ressourceneffizientem Wirtschaften im
Zusammenhang. Horst Meierhofer (MdB,
FDP) sah eine politische Entscheidung
darin, ob dem vorsorgenden Handeln
Priorität eingeräumt wird oder End-ofpipe-Lösungen
gewählt werden.
Die derzeitig gute Trinkwasserqualität
bedeute nicht, dass man keine Anstrengungen
mehr unternehmen müsse
und durch moderne Nachweismethoden
gefundene neue Schadstoffe ignorieren
könne, so Meierhofer. Es sei eine spannende
politische Debatte, wer zur Verantwortung
zu ziehen ist. Man dürfe
auch nicht den technischen Fortschritt
und die Innovationen zum Beispiel bei
der Arzneimittelentwicklung behindern.
Es sei wichtig festzustellen, welche Stoffe
relevant sind, man müsse aber auch
die Kosten/Nutzen-Frage stellen. Er
wünsche sich eine differenzierte Debatte
ohne Schuldzuweisungen, die auch international
zu einem vernünftigen Ergebnis
kommt, so Meierhofer abschließend.
Dorothea Steiner (MdB, Bündnis 90/
Die Grünen) zeigte sich von der Entwicklung
beunruhigt. Mehr als 400 gesundheitsgefährdende,
krebserregende Produkte
seien im Einsatz. Sie sieht dringenden
Handlungsbedarf. Die Analytik der
im Wasser vorkommenden Stoffe und deren
Risikobewertung hinke hinter der
Neuentwicklung von Produkten her, so
KA Korrespondenz Abwasser, Abfall · 2011 (58) · Nr. 5 www.dwa.de/KA

Steiner. Sie forderte daher eine Risikobewertung
durch unabhängige staatliche
Stellen und die Offenlegung der Ergebnisse.
Steiner vertrat die Ansicht, dass in
erster Linie bei den Produzenten der
Schadstoffe anzusetzen ist. Bei vorhandenen
Schadstoffen sei auf Vermeidung
oder Anwendungsbeschränkungen zu
setzen. Auch in der Landwirtschaft bestehe
dringender Handlungsbedarf, da ihr
Anteil an den Gewässerbelastungen hoch
sei. Eine besondere Problematik sieht
Steiner aufgrund der langfristig wirkenden
Prozesse beim Grundwasser. Es dauert
zwar sehr lange (bis zu 30 Jahre) bis
ein Schadstoff in die tieferen Schichten
des Grundwassers vordringt, doch wird
noch viel mehr Zeit benötigt, ihn wieder
zu entfernen.
Fazit
Die abschließende lebhafte Diskussion
mit den Teilnehmern des Workshops
machte deutlich, dass Mikroverunreinigungen
in erster Linie ein Problem der
aquatischen Ökosysteme und der Biodiversität
darstellen. Die Konzentration an
Arzneimitteln im Trinkwasser ist so gering,
dass derzeit keine Gefährdung des
Menschen zu befürchten ist. Um stoffstromspezifisch
vorgehen zu können, ist
es zunächst notwendig, die Wirkschwellen
der betreffenden Stoffe zu kennen.
Erst dann macht die Auseinandersetzung
mit den in Gewässern vorkommenden
Konzentrationen Sinn.
Otto Schaaf, Präsident der DWA,
machte abschließend deutlich, dass die
Berichte
DWA aktiv dazu beiträgt, Klarheit über
die Belastung unserer Gewässer zu schaffen.
Die Betreiber von Abwasseranlagen
sind aber auch für Kosteneffizienz verantwortlich.
Deshalb darf sich die industrielle
Produktion nicht auf den „Polizeifilter
Kläranlage“ verlassen und muss
ebenfalls Verantwortung übernehmen.
Die Entscheidung über das richtige Vorgehen
und den geeigneten Ansatzpunkt
ist individuell und stoffbezogen zu treffen.
Dr. Andreas Schendel dankte zum Abschluss
den Referenten für ihre konstruktiven
und informativen Beiträge zu der
vielschichtigen Problematik der anthropogenen
Spurenstoffe im Wasserkreislauf.
Die Diskussion zu dieser schwierigen
Thematik werde weitergeführt. Die
DWA werde sich mit ihrer Koordinierungsgruppe
aktiv an diesem Prozess beteiligen.
In der DWA-Position „Anthropogene
Spurenstoffe im Gewässer“, die anlässlich
der Veranstaltung in Berlin erschien,
erklärt die DWA die Problematik auf allgemeinverständliche
Weise und fasst ihre
Sichtweise zu wesentlichen Aspekten
der Thematik zusammen. Die DWA-Position
kann von der Homepage der DWA
als pdf-Datei abgerufen werden: www.
dwa.de, dort: Presse.
Autorin
Dipl.-Biol. Sabine Thaler
DWA-Bundesgeschäftsstelle
Theodor-Heuss-Allee 17
53773 Hennef
E-Mail: thaler@dwa.de A
www.dwa.de/KA KA Korrespondenz Abwasser, Abfall · 2011 (58) · Nr. 5
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